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Hydraulische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Wechselgetriebe,
bei den bein Herunterschalten auf einen niedrigeren Gang ein erstes Sohaltglied
gelöst und dann ein zweites Schaltglied angelegt wird. Die Steuervorrichtung weist
eine für du durch Zufuhr von Arbeitsdruok wirksame zweite Schaltglied vorgesehene
Arbeitsdruckleitung, die aufgrund einer in einer Parallelleitung angeordneten Drosselstelle
zwei unterschiedlich große Strömungswiderstände darstellen kann, und einen dieser
Arbeitedruckleitung zugeordneten Steuerschieber auf. Der Kolben dieses Steuerschiebers
ist an der einen Seite von einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen und an der anderen
Seite von einen motorbelastungsabhängigen Druck beaufschlagt. Von diesen beiden
Drücken atellungsabhängig, sperrt oder gibt er den Fluß durch den zwischen Ein-
und Ausmündung der Parallelleitung befindlichen Abschnitt der lrbeitedruckleitung,in
seinen Endstellungen frei.
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Anordnungen dieser Art dienen dazu, den betreffenden Umschaltvorgang
zwecks Erzielung eines weichen Überganges je nach Fahrgeschwindigkeit schnell oder
langsam ablaufen zu lassen.
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Mine derartige Vorrichtung ist bei dem Automatikgetriebe des Volkswagens
1600 zum Wechseln des 2.
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und des 3. (direkten) Ganges miteinander bereits bekannt und nit Erfolg
benutzt. Beim Zurückschalten, worauf der Bezug der Erfindung gerichtet ist, entlastet
ein Schaltschieber den Kolben einer Direktkupplung und die Löseseite des Bremskolbens
ein.r Bremse für den 2. Gang, so daß diese Gangbremse infolge des an der Anlageseits
des Bremse kolbens bereits anstehenden Arbeitsdruckes anziehen kann. Das geschicht
mit Verzögerung, daiit sich der Motor inzwischen auf die erforderlich Drehzahl hochdrahen
kann. Die Versögerungseinrichtung besteht aus einer D(tse kleineren Durchmessers
und einer Düse größeren Durchmessers, die im der für das Anziehen der zweiten Gangbreise
vorgesehenen Leitung parallel zueinander geschaltat sind, und einen Steuerschieber
in dem L.itungsstrang der großen Düse. Der Kolben des Steuerschiebers nimmt geschwindigkets-
und motorbelastungsabhängig zwei Endstellungen ein und leitet dementsprechend das
hydraulische Mittel entweder nur über die kleine oder zusätzlich auch über die große
Düse, so daß die Bremse mit größerer oder mit kleinerer Vorzögerung anzieht. Es
versteht sich von selbst, daß die große Düse auch weggelassen werden-kann, zumal
eine kleinere Versögerung in den Anzug der Bremse auch durch eine entsprechende
Bemessung des Leitungsquerschnittes
oder durch VergröBerung des
Lüftspiels (Vergrößerung des Bremszylinderinhaltes bei gleichbleibender Fulleistung)
erzielbar ist.
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Von der Fahrgeschwindigkeit her betrachtet arbeitet diese Steuerung
in zwei Geschwindigkeitspunkten genau, was ausreichend ist, wenn das Fahrzeug durch
einen niedrigtourigen Motor angetrieben wird. Ist jedoch ein hochtouriger Motor
vorgesehen, so zieht man die zwei Geschwindig keitspunkte, bei denen eine genaue
Umschaltung erfolgen kann, auseinander, damit man den nunmehr zur Verfugung stehenden
größeren Gesamtdrehzahlbereich unter den Gängen zweckmäßiger aufteilt Die Praxis
hat aber gezeigt, daß die Vergrößerung des Drehzahlbereiches, an dessen Grenzen
ein Gangwechsel (Zurückschalten) erfolgen soll; den geschmeidigen Energiefluß in
den Übergängen stört.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, das eingangs genannte Steuersystem
auch für Anwendung bei mit hochtourigen Rotoren gekuppelten Antriebsanlagen durch
einfach Mittel geeignet zu machen, ohne den bewährten prinzipiellen Aufbau der Elemente
an verändern.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß eine Feder, die den
Kolben in an sich bekannter Weise inseitig belastet, die auf den Kolben von den
DrUcken her zwischen seinen Endstellungen einwirkenden Kräfte zumindest in einem
Teilbereich des tolbenhubes ausgleicht und ein in dem Kolben vorgesehener Kanal
in einer Zwischenstellung des Kolbens einen Durchlaßquerschnitt aufweist, dessen
Strömungswiderstand
größer ist als der des zwischen Ein- und Ausmündung der Parallelleitung befindlichen
Abschnittes der Arbeitsdruckleitung.
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Bei der Steuerung eines hydraulischen Automatikgetriebes ist es zwar
brennt, den Kolben des Steuerschiebers einseitig durch eine Feder zu belasten (Offenlegungsachrift
1 655 559). Bei dieser Steuervorrichtung erfolgt jedoch die Beaufschlagung des Kolbens
nur auf einem, der Feder gegenüberliegenden Ende, und die Feder hat die Aufgabe,
entweder den Kolben gegen den Druck, der nur fahrgeschwindigkeitsabhängig ist, in
einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich in der einen Endstellung zu halten, die
der Freigabe des über den Kolben geführten Stranges der Arbeitsdruckleitung entspricht,
oder gleich oberhalb des erwähnten Geschwindigkeitsbereiches von dem Druck überwunden
zu werden, wodurch der Kolben in der anderen Endatellung verbleibt und der erwahnte
Leitungsstrang gesperrt ist. Diese Steuervorrichtung schaltet unabhängig von der
Motorbelastung stets bei einer bestimmten Geschwindigkeit und befriedigt daher noch
nicht voll, ganz abgesehen davon, daß sie nur zwei Steuerungspunkte aufweist und
baher nur weniger geeignet ist, einen größeren Drehzahlbereich zu steuern.
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Gegenüber den bekannten Vorrichtungen wird durch die Erfindung - unter
der nunmehr selbstverständlichen Voraussetzung, eine Umschaltung in Abhängigkeit
sowohl der Motorbelastung als auch der Fahrgeschwindigkeit durchführen zu können
-eriöglicht, den Kolben in Zwischenstellungen zu
stabilisieren und
zugleich den diesbezüglichen Strang der Arbeitsdruckleitung teilweise freizugoben,
wodurch Verzögerungen bei dem Anlegen des zweiten Schaltgliedes (Bremse) hervorgerufen
werden, die zwischen den den Endstellungen des Kolbens entsprechenden Werten liegen.
Somit ist es öglich, mit demselben Steuerschieber einen größeren Dr-ehzahlbereich
zu steuern, ohne daß der Gangwechael beim Zurückschalten mehr oder weniger ruckartig
vor sich ginge.
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Ein vollkommen weiches Umschalten des Getriebes in den niedrigeren
Gang wird erreicht, wenn vorteilhaft der Kanal bei einer Verschiebung des Kolbens
von der Sperrstellung aus einen sofort wirksam werdenden Durchlaßquerschnitt aufweist,
der bis zu der gegenüberliegenden Endatellung des Kolbens stufenlos zunimmt.
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Häufig reicht anstatt eines stufenlosen Überganges in dem für den
Steuerschieber charakteristischen Geschwindigkeitsbereich ein fein abgestufter Übergang
aus. Zu diesem Zveck wird dann zweckmäßig die Kanalfupktion von mehreren Ausnehmungen
ubernommen, die hintereinander angeordnet sind und bei einer Verschiebung des Kolbens
von der Sperrstellung aus nacheinander zugeschaltet werden. Rier ist es vorstellbar,
die Ausnehmungen mit unterschiedlichen Querschnitten zu versehen, die dann doch
einzeln mit größer werdendem Querschnitt zur Wirkung gelangen.
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Zweckmäßig ist nur eine einzige Ausnehmung als Kanal vorhanden, wenn
der zu steuernde Drehzahlbereich nicht allzu groß ist. Bei all diesen
Varianten
ist die Feder vorteilhaft an der Seite des Kolbens angeordnet, an der er den fahrgeschwindigkeitsabhängigen
Druck erhält. Sie kann aber auch an der gegenüberliegenden Seite des Kolbens vorgesehen
sein.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigt Figur 1 eine Schaltanordnung für die erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Umschalten eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes zwischen dem 2. und dem
3. Gang mit einem Steuerschieber in der einen Endstellung; Figur 2 den Steuerschieber
in der anderen End-Stellung; Figur 3 und Figur 4 andere Ausführungsformen des Steuerschiebers.
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In den Leitungen 1 und 2 wird Arbeitsdruck herangeführt, der durch
Schaltschieber in bekannter Weise aufgrund der Motorbelastung, zum Beispiel aufgrund
des Saugrohrunterdruckes, und in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, zum Beispiel
nach Maßgabe eines Fliehkraftreglers, den einzelnen Schaltgliedern zugeführt werden
kann. In der Zeichnung sind lediglich die Schaltglieder, die bei den Umschaltvorgängen
vom 2. in den 3. Gang und umgekehrt in Funktion treten, die dazu gehörigen SchaltschieberS
ein Steuerschieber sowie die besonderen Mittel nso der Erfindung dargestellt,
Von
einem Schaltschieber 3 führt eine Druckleitung 5 zu einer hydraulisch einrückbaren,
ein erstes Schaltglied bildenden Reibungskupplung 6 und eine Zuleitung 5 a zur Löseseite
eines Kolbens 7 a in einen Steuerzylinder einer hydraulisch anlegbaren und lösbaren
Bandbremse 7, die als zweites Schaltglied dient. Der Kolben 7 a ist an der Löseseite
durch eine Feder 15 belastet. Eine Arbeitsdruckleitung 8 führt von einem weiteren
Schaltschieber 4 zur Anliegeseite des Kolbens 7 a. Aufbau und Wirkungsweise der
Schaltschieber 3 und 4 brauchen für das Verständnis der Erfindung nicht in Einzelheiten
beschrieben zu werden. Es genügt festzustellen, daß der Schaltschieber 3 bei eingeschal
tetem 3. Gang den Arbeitsdruck weiterleitet und bei eingeschaltetem 2. Gang sperrt,
während der Schaltschieber 4 den Arbeitsdruck im 1. Gang sperrt, im 2. und 3. Gang
weiterleitet. Bei gesperrten Schaltschiebern 3 und 4 werden die Kolben von Kupplung
6 und Bremse 7 vom Arbeitsdruck entlastet, indem das Druck aus den Arbeitskammern
der Schaltglieder über Leitungen 3 a u d 4 a abfließen kann.
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In 2. Gsng ist die Kupplung 6 gelöst und die Bremse 7 angezogen. In
3. Gang sind die Verhältnisse umgekehrt. Bei Schaltung voi 3. in den 2. Gang wird
die Kupplung 6 sofort vom Arbeitsdruck entlastet (Schaltschieber 3) und augenblicklich
durch Federwirkung ausgedrückt. Die Druckzufuhr zur Anlegeseite des Kolbens 7 a
der Bremse 7 (Schaltschieber 4) erfolgt jedoch mit Verzögerung, so daß der Motor
eine bestimmte Zeit frei hochdrehen kann, ehe das Bremsrand zufaßt. Diese Schaltverzögerung
ist in Abahängigkeit ron der Fahrgeschwindigkeit undder Motor
belastung
unterschiedlich groß. Zu diesem Zweck weist die Arbeitadruckleitung 8 in einer Parallelleitung
8'a eine Drosselstelle 9 auf Dabei ist der Abschnitt 8 b der Arbeitsdruckleitung
8, der von der Parallelleitung 8 a überbrückt wird, durch einen Steuerschieber 10
absperrbar Der Kolben 11 dieses Steuerschiebers 1(> ist einseitig dem bei 13
zugeführten Druck eines nicht dargestellten Fliehkraftreglers und andererseits dem
bei 14 zugefuhrten Druck einer ebenfalls nicht dargestellten, vom Belastungszustand
des Motors abhängigen Steuervorrichtung ausgesetzt.
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Dabei ist noch eine Feder 12 vorgesehen, die den Kolben 11 an dessen
fahrgeschwindigkeitsabhängigen Ende belastet.
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Überwiegt nun fahrzustandbedingt, zum Beispiel bei kick down-Schaltungen,
der Fliehkraftreglerdruck, so hält er den Kolben 11 am linken Anschlag (Figur 1)
des Schaltschiebers 10. Die Arbeitsdruckleitung 8 vom Schaltschieber 4 zur Anlegeseite
des Kolbens 7 a der Bremse 7 ist Jetzt nur über die kleine Drosselstelle 9 frei.
Daher faßt die Bremse 7 itt beträchtlicher Verzögerung nach dem Lösen der Kupplung
6 erst an, wenn der Motor frei auf sein neue Drehzahl beschleunigt hat.
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Bei den Rückschaltungen, die ilt Gas bei iittleren Drehzahlen erfolgen,
überwiegt der belastungsabhändige Druck au Kolben 11, schiebt diesen an den rechten
Anschlag des Schaltschiebers 10 und schaltet zusätzlich den großen Querschnitt des
Leitungsabschnittes 8 b ein (Figur 2). Die Verzögerung des Anlegen der Bremse 7
gegenüber dem Lösen der Kupplung 6 ist nun klein entsprechend dem kleineren eitbedarf
für
das Beschleunigen des Motors bei mittleren Drehzahlen und wird überwiegend bestimmt
von der anlegeseitigen Füllzeit des Steuerzylinders der Bremse 7.
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Um eine Schaltung auch zwischen den Endstellungen des Kolbens 11 auszulösen,
ist derselbe mit einem Kanal 16 in Form einer schräg zu seiner Achse verlaufenden
Bohrung versehen, die den Kolbenmantel an zwei Stellen durchsetzt und die Zu- und
Abgänge des Leitungsabschnittes 8 b an den Steuerschieber 10 miteinander in einer
mittleren Stellung verbindet. Der Querschnitt des Kanals 16 ist dabei kleiner als
der Querschnitt des Abachnittes 8 b der Arbeitsdruckleitung 8. Damit erreicht man,
daß der Ge3amtwiderstand der Arbeitsdruckleitung 8 (zusammen mit den Leitungssträngen
8 a und 8 b) einen Wert annimmt, der zwischen den den Eridstellungen des Kolbens
11 zugehörigen Werten liegt. Um den Kolben 11 in dieser Zwischenstellung stabilisieren
zu können, ist die Feder 12 so bemessen, daß sie die auf den Kolben 11 von den Drücken
her einwirkenden kräfte in den Kolbenstellungen ausgleicht, in denen eine Verbindung
des Leitungsabschnittes 8 b über den Steuerschieber 10 noch besteht.
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Zur Überbrückung des Steuerschiebers 10 ist noch ein Rückschlagventil
17 vorgesehen, das beim Anlegen der Bremse 7 stets geschlossen ist. Beim Schalten
in den 3. Gang, wenn also der atufig ausgebildete Kolben 7 a auf seine (großflächige)
Löseseite den Arbeitsdruck zugeführt erhält, öffnet sich dieses Rückschlagventil
17 und Läßt Öl von der Anlegenseite des Kolbens 7 a ungedrose't
abströmen,
damit die Bremse schnell löst. Dieselbe Funktion tritt ein, wenn von dem 2. in den
1. Gang geschaltet wird. Jetzt wird der Kolben 7 a durch die Kraft der Feder 15
nach unten im Sinne der Zeichnung bewegt, da der Arbeitsdruck nunmehr auch anlegeseitig
nicht mehr aufrecht erhalten wird.
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In Figur 3 ist ein Steuerschieber 10 a dargestellt, dessen Kolben
11 a während der Ver schiebung einen stufenlos größer werdenden Kanal herstellt.
Dazu ist der hinter der Sperrkante des Leitungsabschnittes 8 b liegende Teil 18
dieses Kolbens 11 a sich konisch verjüngend ausgebildet und ergibt in Zusammenwirkung
mit der erwähnten Sperrkante stufenlos unterschiedliche Drosselstellen für den Leitungsabschnitt
8 b, und zwar bis zu der völligen Freigabe diese leitung in der rechten Endstellung
des Kolbens im Sinne der Zeichnung. Für diesen Fall ist eine Fe.
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der 12 a vorgesehen, die im Stande ist, den Kolben 11 a unter bestimmten
Fahrzuständen in sämtlichen Zwischenlagen zu stabilisieren.
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In Figur 4 weist ein Steuerschieber 10 b einen Kolben 11 b auf, dessen
Kanal 16 b aus zwei gleichgroßen Bohrungen besteht, die in Schaltrichtungen hintereinander
angeordnet sind und in der gezeichneten Sperretellung für den Leitungsabschnitt
8 b zwischen den Zu- und Abgängen dieses Abschnittes andem Schaltschieber 10 b in
den Kolbenmantel ausmünden. Der Leitungsabschnitt 8 b ist an der Abgangsseite so
ausgebildet, daß 'eei einer Verschiebung des Kolbens die M; 'ichkeit besteht, die
zwei Borungen nicht
einander zuzzuschalten. Die Feder 12 b ist
jetzt für die Stabilisierung des Kolbens 11 b in den durch die Bohrungen 16 b bestimmten
zwei Zwischen lagen ausgelegt.
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Die Bohrungen können naturlich auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen.